第六章 水泥生产协同处置废弃物
第一节 水泥生产协同处置废弃物的产业现状
水泥窑协同处置废弃物是指在水泥生产过程中使用废弃物，并从中回收物质和能量的过程。废弃物可在不同的喂料点进入水泥生产过程。最常见的喂料点是窑头主燃烧器、窑尾烟室、上升烟道、预分解炉、分解炉的三次风风管进口等。
利用企业生产过程协同资源化处理废弃物，是指利用工业窑炉等生产设施，在满足企业生产要求且不降低产品质量的情况下，将废弃物作为生产过程的部分原料或燃料等，实现废弃物的无害化处置并部分资源化的处理方式。
2013年，我国工业固体废物产生量为32.77亿吨，综合利用量为20.59亿吨，综合利用率为62.3％。目前，城市生活垃圾年清运量约1.71亿吨。由于我国废弃物处置能力相对不足，大量固体废物未得到及时有效的处理与处置。通过现有企业生产过程进行协同资源化处理，可以提高我国废弃物无害化处理能力，有利于化解我国废弃物处理处置的难题，是循环经济的重要发展领域。在企业协同处理过程中，废弃物可以作为替代原料或燃料实现部分资源化利用，含硅、钙、铝、铁等组分的废弃物可作为建材生产的替代原料，热值较高的工业废物、生活垃圾、污泥等可替代部分燃料。协同资源化可以构建企业间、产业间、生产系统和生活系统间的循环经济链条，促进企业减少能源、资源消耗和污染排放，推动水泥等行业化解产能过剩矛盾，实现水泥、电力、钢铁等传统行业的绿色化转型，树立承担社会责任、保护环境的良好形象，实现企业与城市和谐共存。
水泥窑是发达国家焚烧处理危险废物和城市生活垃圾的重要设施，得到广泛的认可和应用。德国、瑞士、法国、英国、意大利、挪威、瑞典、美国、加拿大、日本等发达国家利用水泥窑处置危险废物和城市生活垃圾已经有30多年的历史，积累了丰富的经验。随着水泥窑焚烧废物的理论与实践的发展与各国相关环保法规的健全，该项技术在经济和环保两方面显示出了巨大的优势，取得了良好的社会效益、环境效益和经济效益。
近年来，我国水泥产业蓬勃发展，已具备广泛处置危险废物和城市生活垃圾的物质和技术条件。借鉴发达国家的先进经验，将废物处置与水泥工业的可持续发展结合起来，是低成本、大规模处置固体废物的重要措施，也是较为适合我国国情的做法。
通常情况下，固体废物均具有一定的热量和可用物质，可作为水泥工业的替代原料或替代燃料，水泥窑协同处置废物的途径主要有两种方式，一种是作为水泥生产的替代原料，主要有燃料渣（包括粉煤灰、煤矸石、炉渣等）、冶金渣（包括高炉矿渣、钢渣、赤泥等）、化工渣（包括碱渣、硫铁矿渣、电石渣）等；另一种是以替代燃料的形式在水泥窑上煅烧熟料，主要是高热值的有机废物，如废轮胎、废橡胶、废塑料、废油、城市生活污泥、垃圾等。对于低热值或危险废物一般采用专业设施的焚烧处理方式。
一、发达国家利用水泥窑处置废弃物的现状
经过30多年的发展，欧美等发达国家已逐步建立起贯穿于废物产生、分选、收集、运输、储存、预处理和处置、污染物排放、水泥和混凝土质量安全等一系列法规和标准，水泥行业替代燃料技术和经验成熟，成为这些国家水泥行业节能减排的重要手段。发达国家有2/3的水泥厂使用替代燃料，可燃废物在水泥工业中的应用替代比例平均达20％。
以污泥处置为例，工业污泥和城镇生活用水处理厂污泥是欧洲水泥协会定义的14类替代燃料的2类，污泥是日本、德国、瑞士、荷兰等国重要的替代燃料。瑞士水泥行业替代燃料使用最多的是干化污泥，2007年达5.7万吨。德国从2002年年处置4000t污泥猛增到2006年的23.8万吨，4年增长了58倍。日本水泥业使用替代燃料的数量逐年增多，其中城镇生活水处理厂的湿污泥用量2008年达303万吨，是水泥行业利用和处置废弃物的第三大品种，日本水泥行业处置污泥的数量占日本污泥产生量的30％。2007年韩国水泥行业处置污泥71.3万吨。
水泥行业燃料替代的数据表明，发达国家均有较高的替代比例。美国的替代率是25％。德国水泥行业的替代率从2000年的25.7％迅速上升至现在的49.9％。荷兰是世界上水泥行业使用燃料替代率最高的国家，从2001年的83％上升至现在的92％。2004年欧洲水泥行业共使用替代燃料620万吨，燃料替代率达17％，2010年达到27％。根据欧洲水泥协会报道，1995年，欧洲水泥行业使用替代燃料替代了10％的燃料热耗，相当于替代250万吨煤。2001年，欧洲水泥协会又把废物利用提到战略高度，提出“废物利用行动计划”（Action Plan for the Use of Waste），提出2010年燃料替代率目标翻番达到24％，最近又把目标提高到27％。
二、我国利用水泥窑处置废弃物的现状
我国水泥行业利用粉煤灰等固体废物作替代原料的数量每年约3亿吨，是固体废物利用的重要领域，国家在此方面有比较完备的政策、技术标准和鼓励措施。然而，目前国家在替代燃料方面的政策却基本是空白。
近几年，我国对水泥行业利用水泥窑协同处置废弃物进行了积极的尝试，并取得了显著的成果，已逐步建立起了一套协同处置的技术体系，但仍与发达国家差距巨大。我国水泥行业使用替代燃料的时间短、种类少，约5000家水泥厂中仅有10余家水泥厂使用替代燃料，年替代量不足5万吨标煤，行业总体的燃料替代率接近于零。
1998年，北京水泥厂在国内开始利用1条日产2000t水泥熟料窑进行废弃物处置，主要针对北京市的石油、化工、汽车、医药、冶金和建材、实验室等单位产生的《国家危险废弃物名录》中所列47类中的30类废物进行安全处置。2005年，北京水泥厂专门兴建了1条日产3200t水泥熟料生产线，协同处置10万吨危险废物。2009年10月，在水泥厂内建成设计处置500t/d（含水80％～85％）污泥热干化预处理线，干化污泥3200t/d水泥熟料生产线焚烧处置。目前每天处置量400t/d。
2009年4月，华新水泥投资6500万元，在武穴工厂建设日处理500t的生活垃圾生产线建成投产。
2009年8月21日，广州越堡水泥有限公司把1条6000t/d水泥熟料生产线改造成日处理600t（含水80％）城市污泥工程完成并投产。系统运行可靠，操作简便，对污泥的适应性强。按照600t/d的设计处理能力运行，每年可节约标准煤1.36万吨、减少CO2排放3.4万吨、避免污泥填埋而减少甲烷排放5000t，相当于每年减少CO2排放10.5万吨。到目前共处置广州市生活污泥26多万吨。
2010年4月10日，安徽海螺集团与日本川崎公司利用联合开发的水泥窑与气化炉相结合的城市垃圾处置技术，利用铜陵海螺水泥2条5000t/d水泥熟料生产线，建设日处理生活垃圾600t的生产线一期工程投运，日平均处理生活垃圾230t，全部用于处置铜陵市产生的城市垃圾。
2010年7月，秭归水泥公司建成利用水泥窑协同处置三峡库区漂浮物项目，设计日处理能力1000m3，年处理能力达30×104m3。
2011年7月，江苏天山水泥集团有限公司溧阳分公司利用水泥窑处置废弃物工程投产，由中材国际环境工程（北京）有限公司投资建设，处置污泥、生活垃圾及危险废物。污泥处置一期工程规模为120t/d，污泥直接泵入烟室焚烧处置。二期处理工艺为污泥深度脱水，热干化后送入水泥窑焚烧处置，处置规模提高至200t/d。2012年3月15日，500t/d生活垃圾处置项目投产，项目把经分选预处理的生活垃圾在水泥窑焚烧处置。此外，该公司正在进行的项目还有危险废物的处置，处置能力为危险废物9800t/a、有毒有害工业废液2800t/a、有毒有害半固态和固态危险废物7000t/a。
我国水泥窑替代燃料工作起步晚、进展慢是造成国内利用水泥窑替代燃料比例落后的原因，这其中既包括经济方面的原因也有政策、技术和相关配套体系的制约，在政策、标准、技术、监督等方面均有待于建立和完善。
近年来，我国一些水泥企业开展了利用水泥窑协同处理工业废物、污水处理厂污泥、污染土壤和危险废物的实践，同时开展了水泥窑协同处理生活垃圾和垃圾焚烧飞灰的探索。部分钢铁企业开发了利用铬渣等废物制作自熔性烧结矿冶炼含铬生铁工艺。一些电厂开展了协同处理污水处理厂污泥的工程实践。
目前，我国利用生产过程协同资源化处理废弃物面临的突出问题是产业发展处于起步阶段，处理工艺和关键技术不成熟，企业运行管理经验不足，废弃物特性有待明确，缺乏针对性排放标准、污染控制标准、产品质量控制标准等风险控制相关标准和完善的控制措施，管理体制不够健全，缺乏政策激励。